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Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman - Capítulo 12.1 - Ex. 38

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Abaixo está a curva de titulação da neutralização de 25   m L de uma solução de uma base com um ácido monoprótico forte. Responda as seguintes questôes sobre a reação e explique seu raciocínio em cada caso. (a) A base é forte ou fraca? (b) Qual é a concentração inicial de íons hidróxido da base? (c) Qual é o K b da base? (d) Qual é a concentração inicial da base? (e) Qual é a concentração de ácido no titulante? (f) Use a Tabela 12.3 para selecionar um indicador para a titulação.

Passo 1

a) A base usada na titulação é uma base fraca. Esta suposição é feita com base nas seguintes observações (características da titulação de uma base fraca com um ácido forte).

• O pH inicial (antes da adição de qualquer ácido forte) é menor que a titulação de uma base forte.

• Há uma queda acentuada no pH no início da titulação.

• Após a queda acentuada no início da titulação, a curva muda apenas gradualmente.

• No ponto estequiométrico, o pH

• A parte íngreme da curva antes do ponto estequiométrico é curta.

Assim, a base é uma base fraca.

Passo 2

b) No gráfico, o pH inicial de uma solução básica fraca é quase 10.

p H = 10

p O H = 14 - p H = 14 - 10 = 4

- log ⁡ O H - = p O H

- log ⁡ O H - = 4

O H - = 10 - 4

O H - = 1 × 10 - 4   M

Portanto, a concentração inicial de íons hidróxido da base é  1 × 10 - 4   M .

Passo 3

c) K b é obtido de p K b . O p K b é determinado a partir do gráfico.  p K b é o p O H onde o base é 50% ionizado e 50% não ionizado. Ou seja, o p O H na metade do ponto estequiométrico é igual a p K b . No ponto estequiométrico a meio caminho, o p H da solução é quase igual a 9,4 .

p H = 9,4

p O H = 14 - 9,4 = 4,6

p O H = p K b

p K b = 4,6

- l o g   ( K b ) = 4,6

K b = 10 - 4,6

K b = 2,51 × 10 - 5

Portanto, o K b da base é  2,51 × 10 - 5

Passo 4

d) A reação de equilíbrio para a base fraca pode ser escrita da seguinte maneira

B a q + H 2 O l ⇌ B H + a q + O H - ( a q )

Uma tabela de equilíbrio químico para a reação dada pode ser escrita como:

Da parte (b)  O H - = 1 × 10 - 4   M

Portanto, x = 1 × 10 - 4   M

Da parte (c), K b   =   2,51 × 10 - 5

Assim, a constante de dissociação da base para a base fraca pode ser escrita como:

K b = x 2 B - x

O x no denomidaror pode ser desconsiderado, pois é muito pequeno comparado a concentração inicial do acído.

K b = ( 1 × 10 - 4   M ) 2 B

B = ( 1 × 10 - 4   M ) 2 K b

B = ( 1 × 10 - 4   M ) 2 2,51 × 10 - 5

B = 3,98 × 10 - 4   M

Portanto, a concentração inicial da base é  3,98 × 10 - 4   M .

Passo 5

e) Na parte (d), a concentração inicial da base é  3,98 × 10 - 4   M . O número de mols presentes em 25,0   m L da base  3,98 × 10 - 4   M é:

n ( m o l ) = M o l a r i d a d e ( m o l . L - 1 ) × V o l u m e ( L )

n m o l = 3,98 × 10 - 4   m o l . L - 1 × 0,0 25   L

n = 9 , 9 6 × 10 - 6   m o l

Assim, o número de mols de ácido necessário para neutralizar completamente a base  9,96 × 10 - 6   m o l . No gráfico, o volume de ácido no ponto estequiométrico é de aproximadamente 7,0   m L .

Assim, a concentração de ácido no titulante

M o l a r i d a d e = n V o l u m e

M = 9,96 × 10 - 6   m o l 0,0 0 7   L

M = 1,42 × 10 - 3   m o l . L - 1

Assim, a concentração de ácido no titulante é 1,42 × 10 - 3   M .

Passo 6

f) O indicador deve ser selecionado de forma que a p K I n   do indicador esteja dentro de cerca de 1 unidade de p H do ponto estequiométrico. De uma forma mais simples, deve-se escolher um indicador cuja zona de viragem inclua, ou que seja o mais próximo possível, do p H no ponto de equivalência. No gráfico, o p H no ponto estequiométrico é quase 5 .

Portanto, o vermelho de metila ( p K I n =   5,0 ) é o indicador adequado para a titulação.

Resposta

a) Base Fraca

b) O H - = 1 × 10 - 4   M

c) K b = 2,51 × 10 - 5

d) B = 3,98 × 10 - 4   M

e) concentração da base no titulante = 1,42 × 10 - 3   M

f) Vermelho de Metila

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